制备氨基甲酸酯官能的物质的方法技术

制备氨基甲酸酯官能的物质的方法，包括使具有酯基的物质如聚合物、低聚物或脂肪酸物质，与具有氨基甲酸酯基的羟基化合物反应。所述反应是由生物催化剂催化的，从而形成所述氨基甲酸酯官能的物质。所述氨基甲酸酯官能的物质与具有氨基甲酸酯反应性基团的交联剂混合，以制备涂料组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制备具有氨基甲酸酯基团的物质(包括低聚物和聚合物)的方法，以 及含有这种物质的涂料组合物。
技术介绍
这一部分的陈述提供了与本专利技术有关的背景信息，这些信息可或不可构成现有技 术。清漆-底漆复合涂料被广泛应用于涂料领域中，并且以其令人满意的光泽度、色 深度、图像清晰度和/或特殊的金属效果而为人所注目。特别地，复合体系被汽车工业所采 用，以获得有利的视觉效果，特别是高透明度。但是，清漆中的透明度使得缺陷变得更易被 发现，其中，所述缺陷是由环境对涂层的降解效应所导致的。清漆层也能提供对基材的保护，并降低涂层的环境降解。采用氨基甲酸酯官 能的树脂的可固化的涂料组合物，已被用于涂料中，并且包括包括，例如在美国专利 No. 5，693，724,5, 693，723,5, 639，828,5, 512，639,5, 508，379,5, 451，656,5, 356，669、 5，336，566和5，532，061中所描述的那些，所述专利的每一个都以引用方式并入本专利技术。与 采用其他组成的其他涂料(如羟基官能的丙烯酸类/蜜胺涂料组合物)相比，这些涂料能 在耐环境侵蚀性方面具有显著改善。氨基甲酸酯官能度可通过用羟基氨基甲酸酯化合物，将羟基官能的丙烯酸类树脂 “转氨基甲酸酯化”而引入，如美国专利 No. 5，693，724,5, 693，723,5, 639，828,5, 512，639、 5，508，379,5, 451，656,5, 356，669,5, 336，566,5, 532，061 和 6，531，560 所述。但是，该反应 步骤是一个耗时的过程，并且会产生副产物如甲醇，所述副产物与被用作反应介质的其他 溶剂一起，必须以某种方式除去。而且，会在一定程度上发生不期望的副反应。由丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯制备的乙烯基聚合物，已被广泛用于面漆，如汽车清 漆和底漆，因为它们提供优异的性能平衡，形成硬的、耐久的和有光泽的涂层。Derango 等，“The Lipase-CatalyzedSynthesis of Carbamoyloxyethyl Methacrylate，，， BiotechnologyLetters，第16卷第3期(1994年3月)，第M1-46页描述了采用脂肪酶作 为用甲基丙烯酸乙烯基酯对2-羟乙基氨基甲酸酯进行酯交换反应的催化剂，以制备氨基 甲酰氧基乙基甲基丙烯酸酯。Dietsche等的美国专利7，164，037教导了含氨酯基的(甲 基)丙烯酸酯的酶法制备，以及它们在可辐射固化的组合物中的用途，该反应会产生作为 副产物的低沸点醇。专利技术简述组合物，以及和制备含氨基甲酸酯官能的物质的涂料的方法包括，用含氨基甲酸酯基的羟基化合物对具有酯基的物质进行酯交换反应。 所述具有酯基的物质典型地具有大于约500g/mol的分子量，并且可为低聚物、聚合物和/ 或脂肪酸的酯。所述酯交换反应是用生物催化剂催化的，所述生物催化剂可包括酶如脂肪 酶。该氨基甲酸酯官能反应产物被用于制备涂料组合物。所述具有酯基的物质可包括聚合物、低聚物或具有多个酯基的可交联的化合物。 所述酯基可包括位于所述物质上的侧基或端基。例如，当所述物质是聚合物时，形成主链的 一个或多个单元可具有侧酯基和/或所述主链的端单元可具有酯基。聚合物包括乙烯基聚 合物，丙烯酸类聚合物，聚酯、聚氨酯、它们的混合物以及它们的共聚物，并且典型地具有大 于约1500g/mol的分子量。具有酯基的低聚物包含至少两个可相同或不同的单元，并且典 型地具有约500 1500g/mol的分子量。在一些情况下，所述低聚物可被聚合以形成聚合 物或共聚物。一旦进行酯交换，所述具有酯基的物质可释放出醇，如具有1 约18个碳的 各种链烷醇，或者当所述酯包括乙烯氧基时，会产生乙烯醇。所述具有氨基甲酸酯基的羟基化合物被用于将氨基甲酸酯官能度加成到所述具 有酯基的物质上。例如，所述具有氨基甲酸酯基的羟基化合物可为具有直链和/或环状烷 基部分的羟烷基氨基甲酸酯；或者所述具有氨基甲酸酯基的羟基化合物可为除了羟基和 氨基甲酸酯基之外，还具有芳基部分的羟基芳基氨基甲酸酯。所述羟基化合物的氨基甲酸 酯基可为伯氨基甲酸酯基(即，-O(CO)NH2),或者可为被取代的(即，-O(CO)NHR或-O(CO) NR2)。伯氨基甲酸酯通常是优选的，因为它们能提高与氨基塑料交联剂的反应速率。所述生物催化剂能用来进行所述具有酯基的物质与具有氨基甲酸酯基的羟基化 合物之间的酯交换反应，从而制备氨基甲酸酯官能的物质。适当的生物催化剂包括微生物， 发酵培养基和/或由微生物或发酵培养基所提纯的分离的酶。在一些情况下，所述生物催 化剂是酶，如脂肪酶。所述酶可与所述具有酯基的物质形成酰基-酶中间体，所述中间体随 后与所述具有氨基甲酸酯基的羟基化合物反应，以制备所述氨基甲酸酯官能的物质。所述 生物催化剂可被固定在固体载体上。本组合物和方法具有若干益处和优点。特别地，与将氨基甲酸酯官能度加成到单 体或低分子量的(< 500g/mol)物质上的其他方法相比，本方法被用于由分子量大于约 500g/mol、具有酯基的物质制备氨基甲酸酯官能的物质。通过采用具有大于约500g/mol的 分子量的具有酯基的物质，本方法可采用含有有机溶剂的反应介质，因为许多聚合物、低聚 物和脂肪酸的酯在有机溶剂中更易溶解。此外，具有氨基甲酸酯官能度的羟基化合物通常 不是非常易溶于有机溶剂中。但是，许多单体的聚合反应(例如，由丙烯酸酯单体形成丙烯 酸类树脂的聚合反应)典型地是在有机溶剂中进行的。因而，本反应可在有机溶剂的溶剂 中进行，该有机溶剂包括疏水有机溶剂，从而能为所述具有酯基的物质和所述具有氨基甲 酸酯官能度的羟基化合物二者的溶剂化提供更好的反应介质。与采用具有酯基的单体相比，采用具有酯基的物质进行酯交换反应，还具有其他 优点。单体典型地为可能具有稳定性和储存问题的反应性化合物，并且在一些情况下，可被 划分为毒性物质。此外，单体的可获得性和成本，也可能是难以承受的(prohibitive)。通 过采用具有酯基的物质，其中所述物质为聚合物、低聚物或脂肪酸的酯，本方法能采用更稳 定的、更低毒性和成本更低、储存寿命更长的组分。最后，本组合物和方法能将氨基甲酸酯基加成到大的酯化合物，如脂肪酸酯上，所述脂肪酸酯可包括具有来源于生物质的化合物，包括脂肪酸甲酯。例如，可采用由碱催化 的、脂肪或脂肪酸与甲醇的反应制备的脂肪酸甲酯。这些化合物可来源于可再生资源，例 如，生物柴油制剂通常是由脂肪酸甲酯所构成的，所述脂肪酸甲酯通常是由植物油通过酯 交换反应而获得的。因此，本组合物和方法提供了一种将氨基甲酸酯官能度引入到来源于 生物质的化合物中的方式，以用于涂料组合物中。本专利技术所用的“一个”和“一种”表示存在“至少一个”所述事物；在可能的情况下， 可存在多个这种事物。当“约”被用于数值时，其表示计算值或测量值容许在该值中存在 少许的不精确度(在数值上与精确值存在某些近似；近似地或者合理地接近所述值；几乎 是)。如果出于某种原因，在现有技术中，对由“约”所提供的不精确度不存在与该通常的含 义不同的理解的话，那么，本专利技术所用的“约”表示至少存在由测量或本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．制备氨基甲酸酯官能的物质的方法，包括采用能进行酯交换反应的生物催化剂，使具有酯基的物质与具有氨基甲酸酯基的羟基化合物反应，以制备氨基甲酸酯官能的物质和醇副产物，其中，所述具有酯基的物质具有至少约５００ｇ／ｍｏｌ的分子量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2007.09.13 US 11/854,6361.制备氨基甲酸酯官能的物质的方法，包括采用能进行酯交换反应的生物催化剂，使 具有酯基的物质与具有氨基甲酸酯基的羟基化合物反应，以制备氨基甲酸酯官能的物质和 醇副产物，其中，所述具有酯基的物质具有至少约500g/mol的分子量。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述具有酯基的物质包含多个酯基。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述具有酯基的物质包含一个或多个侧酯基或端 酯基。4.如权利要求1所述的方法，其中，所述具有酯基的物质是低聚物、聚合物、或脂肪酸5.如权利要求4所述的方法，其中，所述聚合物选自如下组乙烯基聚合物、丙烯酸类 聚合物、聚酯、聚氨酯、及它们的混合物和它们的共聚物。6.如权利要求1所述的方法，其中，所述具有酯基的物质是通过使多异氰酸酯与羟基 链烷酸的乙烯基酯反应而形成的。7.如权利要求1所述的方法，其中，所述具有酯基的物质具有下式的结构8.如权利要求1所述的方法，其中，所述具有酯基的物质具有下式的结构9.如权利要求1所述的方法，其中，所述具有氨基甲酸酯基的羟基化合物是通过使胺 与碳酸酯反应而形成的。10.如权利要求1所述的方法，其中，所述具有氨基甲酸酯基的羟基化合物是羟烷基氨 基甲酸酯。11.如权利要求1所述的方法，其中，所述具有氨基甲酸酯基的羟基化合物是羟甲基氨 基甲酸酯、羟乙基氨基甲酸酯、羟丙基氨基甲酸酯、羟丁基氨基甲酸酯、羟基环己基氨基甲 酸酯或羟基...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·H·奥尔伯姆，
申请(专利权)人：巴斯夫涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：DE